(57)【要約】      （修正有）【課題】自転車の伝動装置であり、ペダルを踏む力を最も効果的に変換できる方法を提供する。【解決手段】自転車の後輪を駆動し回転させる伝動装置であり、以下を包含する：一対のペダル、該ペダルの一端に設置された一対のクランク、伝動ユニット、スプロケット及びスプロケットと後輪の間に巻きついているチェーン。そのうち該伝動ユニットは噛み合う順に第一歯車、第二歯車及び第三歯車を含む。該第一歯車は該クランクのペダルが設置されていない方の端と同軸に設置され、該第三歯車は該スプロケットと同軸で回転を行う。そしてその第一ギアの水平位置は第二ギアの相対位置より相対的に高い。ギア間の相対的な位置関係を介して、力のトルクを大きくし、回転方式で自転車を前進させ、ペダルを踏み込む力が効果的に後輪を回転させる回転力に変化できる。【選択図】図２
0003118057.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
自転車の伝動装置であって、該自転車はフレーム及び回転可能に該フレームに設置された後輪を具え、該伝動装置は後輪を回転させるものであるとともに、
使用者が足で踏み込む一対のペダル、
一対のクランクであって、それらの一端が回転するようにそれぞれのペダルに設けられ、ペダルの運動を受けてもう一方の端を中心に回転する、上記一対のクランク、
伝動ユニットであって、該二つのクランクのもう一方の端と同軸で回転するように設けられ、クランクと同時に回転する第一ギア、該第一ギアと互いに噛み合う第二ギア、及び第一ギアと間隔をあけてあり、第二ギアと互いに噛み合う第三ギアを包含し、そのうち、該第一ギアの中心を通る水平線が第一法線、該第二ギアの中心を通るもう一つの水平線が第二法線とされ、該第一法線は該第二法線より高い、上記伝動ユニット、
スプロケットであって、第三ギアと同軸で、かつ回転するように該フレームに設置され、該伝動ユニットの第三ギアと共に自力で回転する、上記スプロケット、
チェーンであって、スプロケットと後輪の間に巻き付けられ、該スプロケットの回転時に後輪を共に回転させる、上記チェーン、
を包含することを特徴とする、自転車の伝動装置。
【請求項２】
請求項１記載の自転車の伝動装置において、その第三ギアの中心を通る水平線を第三法線と定義し、該第三法線は第一法線より低いことを特徴とする、自転車の伝動装置。
【請求項３】
請求項１記載の自転車の伝動装置において、その第一ギアの直径は第二、第三ギアの直径より大きいことを特徴とする、自転車の伝動装置。
【請求項４】
請求項２記載の自転車の伝動装置において、その第二ギアの直径は第三ギアの直径より大きいことを特徴とする、自転車の伝動装置。
【請求項５】
請求項２記載の自転車の伝動装置において、その第三法線は該第二法線より高いことを特徴とする、自転車の伝動装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は伝動装置であり、特に自転車に設置する伝動装置に関するものを指す。
【背景技術】
【０００２】
自転車は一種の長い歴史を持つ交通手段である。自動車とオートバイが発明され多くの人に使用されるまで、自転車は交通・運輸の面で一般的に利用されていた。また交通が発達した今日でさえも、環境に関心を持つ人々の間では再び自転車を交通手段にすることを提唱する人がますます増えている。自転車はガソリンを使用しないという特性により、環境への悪影響が削減でき、利用者には運動・健康面での効果もある。そのため今だ多くの人々が自転車を交通手段に取り入れるのである。
【０００３】
図１に示したのは周知の自転車( 表示の便宜上、自転車の後半分のみを図に記した) である。自転車はフレーム１１、回転するようにそのフレーム１１に設けられている後輪１２、及びフレーム１１中央底部に固定された伝動ユニット１３を有している。そのうち該伝動ユニット１３は一対のペダル１４、一対の回転クランク１５、スプロケット１６、及び該スプロケット１６と後輪１２の間に巻きついているチェーン１７を含んでいる。
【０００４】
当該スプロケット１６はフレーム１１に取付けられて、回転可能である。その回転軸は回転するようにそれぞれの回転クランク１５の一端に取付けられ、またそれぞれの回転クランク１５のもう一方の端は該ペダル１４と連結され、使用者がペダル１４を踏み込み回転クランク１５を通してスプロケット１６を回転させ、さらにチェーン１７を通して後輪１２を回転させるものである。
【０００５】
しかし、使用者が回転クランク１５を通してスプロケット１６を回転させる過程で、最大応力点はスプロケット１６とチェーン１７が最初の噛合点A であり、つまり、これは一定の力を加えて、始めてスプロケット１６が回転しチェーン１７と噛み合い、後輪１２を回転させるという目的が達成できるとも言える。これでは、ペダル１４上に加えられる力は効果的に後輪１２の回転力に変換されず、使用者にとって非常に力を消耗するものであることは明白である。その上、スプロケット１６を回転させる支点と力点間の距離は回転クランク１５の長さに相当するもので、回転クランク１５が極端に長いものにできないことに限られているため、一般の自転車では更に大きなトルクを該スプロケット１６に掛けることができず、それが踏み込む力が十分に応用できない原因の一つとなっている。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、一種のペダルを踏む力を最も効果的に変換できる方法で、より気軽に自転車に乗れる伝動装置を提供することである。
【０００７】
本考案である伝動装置は自転車上に設置するもので、該自転車はフレーム及び回転するように該フレームに取付けられている後輪を有している。そして該伝動装置は踏み込むための一対のペダル、一対のクランク、伝動ユニット、スプロケット、及びスプロケットと後輪の間に繋がっているチェーンを含んでいる。そのうちクランクの一端は回転するようにそれぞれペダルに対応して接続している。該伝動ユニットはクランクのもう一方の端と同軸にある第一ギア、第一ギアと噛み合っている第二ギア、第一ギアと間隔を保って該第二ギアと噛み合っている第三ギアを含む；第一ギアの中心を通る水平線を第一法線、第二ギアの中心を通る水平線を第二法線と定義づける。該第一法線は第二法線より高い。該スプロケットと伝動ユニットの第三ギアが同軸に設置され同時に回転し、さらにチェーンを経由して該後輪を回転させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の考案は、自転車の伝動装置であって、該自転車はフレーム及び回転可能に該フレームに設置された後輪を具え、該伝動装置は後輪を回転させるものであるとともに、  使用者が足で踏み込む一対のペダル、
一対のクランクであって、それらの一端が回転するようにそれぞれのペダルに設けられ、ペダルの運動を受けてもう一方の端を中心に回転する、上記一対のクランク、
伝動ユニットであって、該二つのクランクのもう一方の端と同軸で回転するように設けられ、クランクと同時に回転する第一ギア、該第一ギアと互いに噛み合う第二ギア、及び第一ギアと間隔をあけてあり、第二ギアと互いに噛み合う第三ギアを包含し、そのうち、該第一ギアの中心を通る水平線が第一法線、該第二ギアの中心を通るもう一つの水平線が第二法線とされ、該第一法線は該第二法線より高い、上記伝動ユニット、
スプロケットであって、第三ギアと同軸で、かつ回転するように該フレームに設置され、該伝動ユニットの第三ギアと共に自力で回転する、上記スプロケット、
チェーンであって、スプロケットと後輪の間に巻き付けられ、該スプロケットの回転時に後輪を共に回転させる、上記チェーン、
を包含することを特徴とする、自転車の伝動装置としている。
請求項２の考案は、請求項１記載の自転車の伝動装置において、その第三ギアの中心を通る水平線を第三法線と定義し、該第三法線は第一法線より低いことを特徴とする、自転車の伝動装置としている。
請求項３の考案は、請求項１記載の自転車の伝動装置において、その第一ギアの直径は第二、第三ギアの直径より大きいことを特徴とする、自転車の伝動装置としている。
請求項４の考案は、請求項２記載の自転車の伝動装置において、その第二ギアの直径は第三ギアの直径より大きいことを特徴とする、自転車の伝動装置としている。
請求項５の考案は、請求項２記載の自転車の伝動装置において、その第三法線は該第二法線より高いことを特徴とする、自転車の伝動装置としている。
【考案の効果】
【０００９】
本考案は本来の最大応力点の噛み合い点A を第一、第二ギア２３１と２３２が互いに噛み合う接点B へ移り、回転の方式で自転車を前進させる。またクランク２２とスプロケット２４の間に伝動ユニット２３を追加設置し、伝動ユニット２３中で互いに噛み合い連動しているギア２３１〜２３３を利用し、力点と支点間の距離を伸ばし、力のトルクを増やすのである。また該第一ギア２３１が回転の方式で第二ギア２３２を動かすのが容易になり、周知の自転車にある伝動方式の限界を超えるものである。その結果、使用者は踏み込む力を多量に加えなくてもペダル２１により大きな回転力が発生し、より気軽で効果的な運転ができるようになるのである。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２〜４が示しているのは、本考案による自転車の伝動装置２が自転車に設置され( 本文と対照表示する便宜上、自転車全体図は図面上で表わされていない) 、該自転車はフレーム３、フレーム３の中央部分頂部に設置されたサドル４、及び該フレーム３の後側にある回転するように取付けられた後輪５を有する。
【００１１】
該伝動装置２の比較的良好な実施例はほぼサドル４下に相応するフレーム２に設置され、該後輪５と連結している。該伝動装置２は、一対のペダル２１、一対のクランク２２、伝動ユニット２３、スプロケット２４及びチェーン２５を含む。そのうち該一対ペダル２１はそれぞれクランク２２に対応する一端に設置され、それぞれのクランク２２のもう一方の端は回転するように該フレーム３のクランク軸３１に設けられている。そのためペダル２１を踏み込むことで、該一対ペダル２１がもう一方の端を中心に回転できるようになるのである。
【００１２】
該伝動ユニット２３は第一ギア２３１、第二ギア２３２及び第三ギア２３３を有する。該第一ギア２３１とクランク２２は回転できる形で同様に該クランク軸３１に設置されている。そのためペダル２１が圧力を受けてクランク２２を回転させる時は、該第一ギア２３１はクランク２２と連動して該もう一方の端によって回転する。該第二ギア２３２と該第一ギア２３１が噛み合わさり、該第三ギア２３３は第一ギア２３１と間隔をつくり第二ギア２３２とお互いに噛みあう。
【００１３】
該第一ギア２３１の中心( 即ちクランク軸３１との接点に相当する) を通る水平線を第一法線L １、該第二ギア２３２の中心を通るもう一つの水平線を第二法線L ２と定義づけ、最後に第三ギア２３３の中心を通るさらにもう一つの水平線を第三法線L ３と定義する。該第一法線L １は第二法線L ２と第三法線L ３より高い。そしてまた該第三法線L ３は第二法線L ２より高い。そのためギア全体の配列状態の中で、該第二ギア２３２が相対的に最低の高さで、該第一ギア２３１が相対的に最高の高さである。この他、該第一ギア２３１の直径が最大であり、第二ギア２３２がそれに続き、第三ギア２３３の直径が最小である。
【００１４】
該スプロケット２４と第三ギア２３３はもう一つの軸３２を同軸として回転できるように設置され、第三ギア２３３と第二ギア２３２はそれぞれ噛み合わさって伝動力を生じた後、そのスプロケット２４は第三ギア２３３に合わせて同時に回転できる。該チェーン２５は該スプロケット２４の凸部と後輪５の間に巻きつけられ、第三ギア２３３がスプロケット２４に連動して回転すると、スプロケット２４の凸部がチェーン２５に噛みあった作用を受けて、チェーン２を介して後輪を回転させる。
【００１５】
図４に示されるように、使用者の両足がそれぞれペダル２１を踏み込み、それぞれのペダル２１が対応するクランク２２とともに、クランク２２のもう一方の端を中心に回転する。この時、クランク２２と同一クランク軸３１に設置されている第一ギア２３１が回転を始め、ギア２３１〜２３３間を経由して互いに噛み合い、伝動力が順々に第二ギア２３２を経由して第三ギア２３３に移る。そして該第三ギア２３３とスプロケット２４は該クランク軸３２を同軸として設置されている。そのため該スプロケット２４も連動して共に回転し、チェーン２５を通して伝動し後輪５を回転させる。そして最後に自転車を前進させることができるのである。
【００１６】
本考案によると、最大応力点は第一ギア２３１と第二ギア２３２が噛みあう接点B で発生する。つまり使用者はペダル２１上で力を加えて第一、第二ギア２３１と２３２間の噛合力を克服しなければならず、それにより始めて第一、第二ギア２３１と２３２が向かい合って回転し動力をもたらすのである。第一ギア２３１の直径が第二ギア２３２の直径より大きいため、比較的力を消耗せずに第二ギア２３２を動かすことができ、第一法線L １は第二法線L ２より高いことに合わせて、即ち該第一ギア２３１が該第二ギア２３２より相対的に高く、第一ギア２３１が第二ギア２３２に連動する過程において、第二ギア２３２が第一ギア２３１にかける重力に抵抗する必要は比較的になく、一部分の伝動力を浪費する必要はないということである。そのため第一ギア２３１は比較的小さな力で第二ギア２３２を回転させることができ、応力による影響力も大幅に削減できるのである。
【００１７】
本考案と周知の技術の間には他にもう一つの差異が存在している。即ち本考案では該伝動ユニット２３中の三つのギア２３１〜２３３は互いに間隔を保って配列され、力点と支点間の距離を伸ばしている。同様に踏み込み力をペダル２１に加える状況では、力点と支点間の距離が長くなれば、力のトルクも相対的に大きくなり、該後輪５を回転させる力はさらに大きくなる。そのため使用者にとっては、気軽で余分な力を使わない効果的な運転ができるのである。
【００１８】
本実施例では該第二ギア２３２の直径が第三ギア２３３の直径より大きいという例で説明されている。しかし注意しなければいけないのは、技術応用と実施の状態で、該第二、第三ギア２３２と２３３の直径が同一でもありえ、該第二ギア２３２を通る第二法線L ２と第三ギア２３３を通る第三法線L ３も同一でもありうることである。即ち両者が同一の水平線上に位置し、本実施例の制約を受けないとも言える。
【００１９】
上述内容をまとめると、本新型特許である自転車の伝動装置２は本来の最大応力点の噛み合い点A を第一、第二ギア２３１と２３２が互いに噛み合う接点B へ移り、回転の方式で自転車を前進させる。またクランク２２とスプロケット２４の間に伝動ユニット２３を追加設置し、伝動ユニット２３中で互いに噛み合い連動しているギア２３１〜２３３を利用し、力点と支点間の距離を伸ばし、力のトルクを増やすのである。また該第一ギア２３１が回転の方式で第二ギア２３２を動かすのが容易になり、周知の自転車にある伝動方式の限界を超えるものである。その結果、使用者は踏み込む力を多量に加えなくてもペダル２１により大きな回転力が発生し、より気軽で効果的な運転ができるようになるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】周知の自転車を表した見取り図。
【図２】本考案の比較的良好な実施例が自転車に設置されている使用状態図。
【図３】本考案の比較的良好な実施例の部分見取り図である。
【図４】本考案の比較的良好な実施例の部分側面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１  フレーム
１２  後輪
１３  伝動ユニット
１４  ペダル
１５  回転クランク
１６  スプロケット
１７  チェーン
２  伝動装置
２１  ペダル
２２  クランク
２３  伝動ユニット
２３１  第一ギア
２３２  第二ギア
２３３  第三ギア
２４  スプロケット
２５  チェーン
３  フレーム
３１、３２  クランク軸
４  サドル
５  後輪
【図１】
0003118057.tif 000003
【図２】
0003118057.tif 000004
【図３】
0003118057.tif 000005
【図４】
0003118057.tif 000006